CN104448673A - 一种免喷涂、高耐候、耐刮擦、无卤阻燃abs的制备及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的制备及其工艺。该ABS按重量份数计由以下组分组成：ABS60~80份；阻燃剂10~20份；增韧剂10~20份；免喷涂相容剂1~10份；抗刮擦剂1~5份；抗氧剂0.5~1份；光稳定剂1~5份；分散剂0.1~1份；其他加工助剂1~5份。该材料的创新点在于引入阻燃剂、增韧剂、免喷涂剂、抗刮擦剂、抗氧剂、光稳定剂、分散剂及其它加工助剂，不仅得到了良好的阻燃效果，而且保证了其较好的力学性能、耐候性能、耐刮擦性能。本发明所具备的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS具有抗老化、免喷涂、耐刮擦、低成本、高力学性能及稳定的阻燃性，可广泛应用于汽车、电子、通讯、影视多媒体等领域。
Description
技术领域
本发明涉及ABS合金材料技术领域，特别是一种可以通过双螺杆挤出机挤出方式得到免喷涂、高耐候、耐刮擦、无卤阻燃ABS材料的制备方法。
背景技术
ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成的三元共聚物。由于ABS树脂具有优良的加工性能、综合力学性能，以及高光泽、优异的电镀性能和价格适中等优点，被广泛用于汽车工业、机械工业、电子电器等领域中。但是ABS材料耐刮擦性差、因此ABS材料应用在终端领域前，绝大部分ABS材料需要喷涂已获得足够的耐刮擦性，ABS塑料涂层厚度一般为15~20μm，通常需要喷涂两次才能完成。一次喷涂后需晾干，再进行第二次喷涂。这些加工工艺不仅增加了ABS材料的加工成本，而且喷涂工艺还会对工人健康和环境保护产生危害。
与此同时，ABS组分中聚丁二烯不饱和双键的存在，使得合金在用于汽车的乃外饰件，特别是外饰件时比较容易热氧老化，导致材料性能的恶化。ABS树脂的极限氧指数（LOI）只有18.3~20，易燃烧。难以满足安全防火的使用要求。目前常见的阻燃ABS材料主要采用卤系阻燃剂（如四溴双酚A、溴化环氧齐聚物、十溴联苯醚等）与氧化锑组成的协效系统，赋予ABS很高的阻燃性，但其存在生烟量大、不环保、有害气体挥发较多等问题，因此研究和开发一种免喷涂、高耐候、耐刮擦、无卤阻燃ABS的复合材料成为未来发展的必然趋势。
发明内容
本发明制备的免喷涂、高耐候、耐刮擦、无卤阻燃ABS是改进ABS树脂的耐刮擦性差、易老化和易燃性的不足与由于加工助剂的加入所导致得材料本身力学性能降低、难加工。使其更适合在家电、装饰、办公、机械、电子领域的应用，按重量分数计本发明的配方是：
ABS 60~80份
阻燃剂 10~20份
增韧剂 10~20份
免喷涂相容剂 1~10份
抗刮擦剂 1~5份
抗氧剂 0.5~1份
光稳定剂 1~5份
分散剂 0.1~0.5份
其他加工助剂 1~5份
ABS类树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物（ASA）或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（MBS）。
阻燃剂为苯并噁嗪、磷酸酯、酚醛树脂、氨基磺酸铵、硼酸锌中的一种或几种的复配体系。
增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、高胶粉中的一种或几种。
免喷涂相容剂为含氧基团和烷基丙烯酸酯双功能单体的苯乙烯、丙烯腈四元共聚物或含甲基丙烯酸和马来酸酐双功能单体的苯乙烯三元共聚物。
抗刮擦剂为硅酮、PTFE微粉中的一种或几种。
光稳定剂为纳米TiO2、苯并三唑甲酚类、草酰胺类、受阻胺类中的一种或几种。
抗氧剂为受阻胺类主抗氧剂和眼磷酸酯类辅助抗氧剂组成。
分散剂为TAF（乙撑双脂肪酸酰胺）、EBS（乙烯基双硬脂酰胺）或褐煤蜡中的一种或几种。
其他加工助剂为硅油、白矿油的一种或几种。
本发明采用的具体工艺路线如下：
步骤一、按配比的质量份数称取各组分；
步骤二、将称量后的ABS、阻燃剂、增韧剂、免喷涂剂、抗刮擦剂、抗氧剂、光稳定剂、分散剂及其它加工助剂放入高速混合机中，在常温下搅拌10~20min；
步骤三、将步骤二混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化；其中，料筒温度设置为：后段200~230℃，中段200~230℃，前段200~220℃，螺杆长径比35~40，螺杆转速350~500r/min。
制备样件的注塑条件：注塑温度210~260℃，注塑压力30~50Mpa，注塑速度30~60mm/s。
各实施例性能均按以下标准进行测试，具体标准如下：
冲击强度 DIN 53453
拉伸强度 DIN 53455
弯曲强度 DIN 53452
弯曲模量 DIN 53452
水平垂直燃烧仪 ANSI/UL94
抗刮擦性能 PV 3952
耐候性（色差） 热老化6000h。
具体实施方式
实施例一
称取ABS：70%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例二
称取ABS：70%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂a：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例三
称取ABS：70%，阻燃剂1:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂a：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例四
称取ABS：70%，阻燃剂2:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂a：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例五
称取ABS：70%，阻燃剂3:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂a：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例六
称取ABS：70%，阻燃剂1:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例七
称取ABS：70%，阻燃剂1:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂b：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例八
称取ABS：70%，阻燃剂1:10%，增韧剂：10%，免喷涂相容剂：3%，抗刮擦剂c：3%，抗氧剂0.5%，光稳定剂：1%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
实施例九
称取ABS：70%，阻燃剂1:10%，增韧剂：10%，抗刮擦剂a：3%，分散剂：0.5%，其他加工助剂：2%，将其在高速混合机中混合20min，混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段220℃，中段220℃，前段200℃，螺杆长径比为35，机头220℃，螺杆转速400r/min。
将实施例一至九的ABS样品，注塑成标准试样，测试其力学性能；根据实施例一至五比较其阻燃性能；根据实施例三、六至八比较其刮擦性能；根据实施例三、十比较其耐候性能。利用一次着色热老化6000h比较其色差变化，从而反映其着色牢度。
表1：实施例配方表（%）。
| 项目 | 例一 | 例二 | 例三 | 例四 | 例五 | 例六 | 例七 | 例八 | 例九 |
| ABS | 100 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 |
| 阻燃剂1 | --- | --- | 10 | --- | --- | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 阻燃剂2 | --- | --- | --- | 10 | --- | --- | --- | --- | --- |
| 阻燃剂3 | --- | --- | --- | --- | 10 | --- | --- | --- | --- |
| 增韧剂 | --- | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 刮擦剂a | --- | 3 | 3 | 3 | 3 | --- | --- | --- | 3 |
| 刮擦剂b | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 3 | --- | --- |
| 刮擦剂c | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 3 | --- |
| 免喷涂相容剂 | --- | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | --- |
| 抗氧剂 | --- | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | --- |
| 光稳定剂 | --- | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | --- |
| 分散剂 | --- | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 其他加工助剂 | --- | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
表2：各实施例性能测试表。
Claims (10)
1.一种免喷涂、高耐候、耐刮擦、无卤阻燃ABS，其特征在于以重量份数计，有如下重量份数的组分组成：
ABS 60~80份
阻燃剂 10~20份
增韧剂 10~20份
免喷涂相容剂 1~10份
抗刮擦剂 1~5份
抗氧剂 0.5~1份
光稳定剂 1~5份
分散剂 0.1~0.5份
其他加工助剂 1~5份。
2.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的ABS为含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚的混合物，其中，丙烯腈占15~35%，丁二烯占5~30%，苯乙烯占40~60%。
3.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的阻燃剂为苯并噁嗪、磷酸酯、酚醛树脂、氨基磺酸铵、硼酸锌中的一种或几种的复配体系。
4.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物一种或几种的复配体系。
5.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的抗氧剂由受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅助抗氧剂组成。
6.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的抗刮擦剂为硅酮、PTFE微粉中的一种或几种的复配体系。
7.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的免喷涂相容剂为含氧基团和烷基丙烯酸酯双功能单体的苯乙烯、丙烯腈四元共聚物或含甲基丙烯酸和马来酸酐双功能单体的苯乙烯三元聚合物。
8.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的光稳定剂为纳米TiO2、苯三唑甲酚类、草酰胺类、受阻胺类中的一种或几种的复配体系。
9.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的分散剂为TAF（乙撑双脂肪酸酰胺）、EBS（乙烯基双硬脂酰胺）或褐煤蜡中的一种或几种的复配体系。
10.根据权利要求1所述的免喷涂、高耐候、无卤阻燃ABS，其特征在于所述的工艺路线为：（1）按配比的质量份数称取各组分；（2）将称量后的ABS、阻燃剂、增韧剂、免喷涂剂、抗刮擦剂、抗氧剂、光稳定剂、分散剂及其它加工助剂放入高速混合机中，在常温下搅拌10~20min；（3）将步骤二混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化；其中，料筒温度设置为：后段200~230℃，中段200~230℃，前段200~220℃，螺杆长径比35~40，螺杆转速350~500r/min，制备样件的注塑条件：注塑温度210~260℃，注塑压力30~50Mpa，注塑速度30~60mm/s。
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